Cimento Portland
PCC 3222
2017
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Cimento Portland (USP, 2017), Slides de Construção e Pré-fabricação
Fabricação de cimento portland notas de aulas
Tipologia: Slides
2020
1 / 41
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Cimento Portland
PCC 3222
Objetivos da aula ▪ Entender como se produz e o que é cimento Portland (composição, características, etc) ▪ Compreender como são gerados os impactos ambientais do processo ▪ Entender como a produção afeta as propriedades do cimento
Extração de calcário
Britagem e transporte
Pré-homogeneização do cru (reduz variações da composição) Ib Finn Petersen. Blending in circular and longitudinal mixing piles. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 74 (2004) 135– 141 Marques; Costa. The Use of Geostatistical Simulation to Optimize the Homogenization and Blending Strategies. Doi 10.1007/978- 94 - 007 - 4153 - 9_
Composição química do Cru (farinha) Argila (0,6 – 0,7 t) ▪ Al
O
A ▪ SiO
S ▪ Fe
O
F (não tem no cimento branco) ▪ H
O H ▪ Outros
- Na 2
O
- CaO
- … Calcário (1,2 - 1,3t) ▪ CaO → C ▪ CO
▪ Outros
- MgO (<5%)
- Na 2
O
- K 2
O
O uso de siglas para expressar a composição dos óxidos é comum em Química do Cimento
Reações: pré-calcinador e forno rotativo ▪ Decomposição das matérias primas
- Calcário: CaO.CO 2
+ E* CaO + CO
2
- Argila: Al 2
O
3
.xSiO
2
.Fe
2
O
3
.nH
2
O + E* Al
2
O
3
.xSiO
2
.Fe
2
O
3
+ nH
2
O
▪ Oxidação do combustível
- C + O 2
CO
2
+ E *
▪ Fusão parcial novos minerais (clínquer) *E: energia
Exercício 1 ▪ Para produzir 1 tonelada de cimento Portland, são necessárias 1,2 t de calcário (CaCO
). ▪ Durante a pré-calcinação/forno ( até 900ºC), a seguinte reação química ocorre.
▪ CaCO
3
CaO + CO
2
(descarbonatação do calcário)
▪ Estime a emissão de CO
devido a descarbonatação do calcário.
Forno rotativo VEM DO PRÉ
- AQUECEDOR CLÍNQUER
Formação de fases do clínquer Transformações sofridas pelo cru até se transformar em clínquer Fonte: Jackson (1998)
Microestrutura das fases do clínquer Alita (cristais com arestas) Belita (arredondada ) Fase intersticial (aluminatos; ferro-aluminatos) Escala toda a largura ( μm) http://publish.illinois.edu/concrete microscopylibrary/clinker
- micrographs/ Belita Campbell,D .^ Microscopical examination and interpretation of Portland cement and clinker . 1999. Cal livre Cimento produzido com temperatura ou tempo insuficiente Alita (em formação )
Efeito da composição do clínquer nas propriedades do cimento Alita - C 3 S
- Constitui aproximadamente 40 a 70% do clínquer.
- É bastante reativa. Contribui com o calor de hidratação do cimento
- Importante para a resistência inicial da pasta de cimento endurecida Belita - C 2 S
- Constitui aproximadamente 10 a 40% do clínquer.
- É menos reativa que a alita. Contribui menos com o calor de hidratação.
- Contribui para as resistências finais da pasta de cimento endurecida
Efeitos das fases secundárias nas propriedades do cimento Cal livre (CaO)
- Pode gerar expansão : CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
- Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (moagem, homogeneização, resfriamento
- Teor não limitado por norma, mas avaliado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier MgO
- Pode gerar expansão: MgO + H 2 O = Mg(OH) 2
- Menos reativo que a cal livre
- Origem: Calcário magnesiano
- Limitado por norma ≤ 6,5%
Fornos com resfriadores